[0001] Die Erfindung betrifft ein System zur insbesondere autonomen Inspektion einer Unterwasserstruktur,
beispielsweise einer Pipeline oder eines Unterwasserkabels.
[0002] Die Ereignisse des Jahres 2022 haben die Verwundbarkeit insbesondere von Unterwasserinfrastruktur,
beispielsweise einer Gaspipeline, gezeigt. Daher hat sich die Notwendigkeit gezeigt,
solche Unterwasserstrukturen überwachen zu können. Hierbei sind jedoch einige Herausforderungen
zu beachten. Zum einen ist die Sichtweite unter Wasser, beispielsweise und insbesondere
in der Ostsee zur Algenblüte sehr eingeschränkt und kann 1 m leicht unterschreiten.
Eine visuelle Inspektion ist somit nur aus der Nähe möglich. Dieses erschwert auch
die Navigation unter Wasser. Dieses unterscheidet sich somit von der Überwachung einer
an Land befindlichen vergleichbaren Infrastruktur, welche zumeist in einfacher Weise
aus der Luft auch aus größerer Entfernung leicht zu beobachten ist.
[0003] Eine weitere Herausforderung ist, dass unter Wasser eine satellitengestütze Geopositionsbestimmung
nicht möglich ist. Zusätzlich führen Strömungen im Wasser zu einem schweren zu bemerkenden
Versatz, sodass die Navigation unter Wasser schwieriger ist.
[0004] Als weitere Herausforderung kommt die Energieversorgung dazu. Während in der Luft
der Widerstand vergleichswiese, gering ist, ist der Widerstand unter Wasser deutlich
größer. Daher ist auch der Energiebedarf für den Antrieb höher. Hinzu kommt, dass
beispielsweise ein einfacher Verbrennungsmotor aufgrund der fehlenden Umgebungsluft
nicht funktioniert. Somit bleibt für ein Unterwasserfahrzeug primär die Batterie als
Energiequelle, was wiederum Reichweite und Geschwindigkeit begrenzt.
[0005] Aus dem Stand der Technik sind viele verschiedene Verfahren und Systeme bekannt,
angefangen von autonomen Inspektions-Unterwasserfahrzeugen (langsam, geringer Reichweite),
Schiffe mit Schleppsonar (fehlende visuelle Kontrolle, Personalbedarf), Schiffe mit
ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen (langsam, Personalbedarf) und dergleichen.
[0007] Aus der
US 2020/0241162 A1 ist eine Unterwasserstrukturdetektionsvorrichtung, ein Unterwasserstrukturdetektionssystem
und ein Unterwasserstrukturdetektionsverfahren bekannt.
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zu schaffen, welches große Unterwasserstrukturen,
beispielsweise Pipelines effizient zu überwachen in der Lage ist, also auch große
Entfernungen mittels einer insbesondere visuellen Kontrolle zu überprüfen und so Bedrohungen
entdecken zu können.
[0009] Gelöst wird diese Aufgabe durch das System mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen
sowie durch das Verfahren mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung
sowie der Zeichnung.
[0010] Das erfindungsgemäße System zur Überwachung von Unterwasserstrukturen besteht aus
einem Überwasserfahrzeug und einem Unterwasserfahrzeug. Hierbei kann das Unterwasserfahrzeug
bevorzugt auch von dem Überwasserfahrzeug aufnehmbar und absetzbar sein. Das System
ist ein unbemanntes System. Das bedeutet, dass sowohl das Unterwasserfahrzeug als
auch das Überwasserfahrzeug unbemannt sind. Dadurch wird eine Überwachung in effizienter
Weise möglich, zumal die Standzeit auf See somit nicht durch Personen limitiert wird.
Das System kann dabei sowohl autonom als auch ferngesteuert arbeiten und gegebenenfalls
für den Sonderbetrieb auch über eine manuelle Steuerung verfügen. Auch gewischte Betriebsweisen
sind möglich, beispielsweise eine autonome Überwachung, bis ein Verdachtsobjekt gefunden
wird. In diesem Fall wird dann von einer autonomen Überwachung beispielsweise auf
eine ferngesteuerte Überwachung umgestellt. Ein solcher gemischter Betrieb ist besonders
bevorzugt, wenn das System Effektoren aufweist. Zu dem gemischten Betrieb kann beispielsweise
eine manuelle Anfahrt zu Unterwasserstruktur und Abfahrt von der Unterwasserstruktur
hinzukommen, wenn ein manueller Steuerstand vorhanden ist. Für diese Sonderfahrten
ist dann eine Person an Bord, diese hat jedoch nur eine vergleichsweise kurze Aufenthaltszeit.
Das Überwasserfahrzeug weist eine Energieerzeugungsvorrichtung auf. Als Energieerzeugungsvorrichtung
wird eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Energie in nutzbarer Form verstanden,
also beispielsweise ein Dieselgenerator, welcher elektrische Energie (durch die Verbrennung
eines Kraftstoffes und somit aus chemischer Energie) erzeugt. Neben elektrischer Energie
kann aber auch beispielsweise auch Energie über ein Hydrauliksystem bereitgestellt
werden. Bevorzugt ist jedoch die Erzeugung von elektrischer Energie, beispielsweise
durch einen Verbrennungsprozess oder elektrochemische Prozesse. Das Unterwasserfahrzeug
weist wenigstens eine erste Beobachtungsvorrichtung auf. Als Beobachtungsvorrichtung
im Sinne der Erfindung eignet sich jede Vorrichtung, welche eine Beobachtung / Überwachung
unter Wasser erlaubt. Beispielsweise kann eine Beobachtungsvorrichtung eine Kamera,
insbesondere eine Kamera im sichtbaren Bereich des Lichts, sein. Hierdurch ist eine
visuelle Überwachung möglich, was insbesondere auch für die Identifizierung verdächtiger
Objekte an oder in der Nähe der Unterwasserstruktur sinnvoll ist. Eine Beobachtungsvorrichtung
kann aber auch beispielsweise schallbasierend sein, also beispielsweise ein Sonarsystem.
Dieses hat den Vorteil, dass dieses auch bei sehr eingeschränkten Sichtverhältnissen
unter Wasser eine größere Reichweite der Beobachtung erlaubt. Es kann aber auch jede
andere geeignete Beobachtungstechnik entsprechend verwendet werden. Das Überwasserfahrzeug
und das Unterwasserfahrzeug sind durch ein Verbindungselement miteinander verbunden.
Hierbei weist das Verbindungselement eine Energieversorgungsleitung zur Versorgung
des Unterwasserfahrzeugs durch das Überwasserfahrzeug auf. Das Unterwasserfahrzeug
benötigt damit keine eigene Energieerzeugungsvorrichtung und kann auch auf einen Energiespeicher,
beispielsweise einen Akkumulator verzichten, beziehungsweise ein Energiespeicher kann
entsprechend klein ausfallen. Dieses wiederum bedeutet, dass die Limitation hinsichtlich
beispielsweise Reichweite und Geschwindigkeit bei weitem nicht so restriktiv ist.
Das Verbindungselement weist weiter eine Datenleitung zur Datenübertragung vom Unterwasserfahrzeug
zum Überwasserfahrzeug auf. Die Datenleitung kann hierbei auch bidirektional verwendet
werden. Weiter weist das Unterwasserfahrzeug wenigstens eine erste Steuervorrichtung
auf. Eine Steuervorrichtung im Sinne der Erfindung ist jede Vorrichtung zu verstehen,
welche eine gezielte Bewegung des Unterwasserfahrzeugs ermöglicht. Beispielsweise
kann ein Ruder eine entsprechende Steuervorrichtung sein.
[0011] Hierbei kann das Ruder ein festes Ruder aber auch ein Strahlruder sein. Wesentlich
ist, dass das Unterwasserfahrzeug alleine mit Hilfe der Steuervorrichtung die Bewegungsrichtung
beeinflussen kann.
[0012] Durch das Gesamtsystem aus einem Überwasserfahrzeug mit einer Energieerzeugungsvorrichtung
und einem steuerbaren Unterwasserfahrzeug für eine genaue Überwachung, welches unbemannt
ist, ist somit die Möglichkeit gegeben auch, große Unterwasserstrukturen, wie insbesondere
Pipelines oder Unterwasserkabel zu überwachen, da sowohl Geschwindigkeit als auch
Energievorrat hier weniger kritisch sind. Damit wird es möglich, eine Überwachung
im sinnvollen Rahmen zu ermöglichen und nicht nur eine punktuelle Überprüfung auf
Wartungsbedarf oder dergleichen. Damit unterscheidet sich das erfindungsgemäße System
beispielsweise von Vorrichtungen zur Inspektion, beispielsweise der Unterwasserstruktur
einer Bohrinsel (keine große Ausdehnung entlang der Erdoberfläche, lokal begrenzt)
oder einer Erkundung des Meeresbodens auf Bodenschätze (großflächig, aber ohne ausreichende
Auflösung für eine Überwachung einer kritischen Infrastruktur).
[0013] Erfindungsgemäß ist das Verbindungselement ein Zugkabel. Das Unterwasserfahrzeug
wird somit über das Verbindungselement gezogen, benötigt somit keinen Primärantrieb.
Es kann dennoch einen Steuerantrieb aufweisen, welcher als Steuerkorrektiv dient,
vorzugsweise ist das Unterwasserfahrzeug aber antriebslos. Weiter ist die erste Steuervorrichtung
des Unterwasserfahrzeugs ein Ruder. Ein nur gezogenes, ruderloses Unterwasserfahrzeug
könnte beispielsweise einer Pipeline praktisch nicht folgen. Macht diese einen Knick,
so ist das Überwasserfahrzeug bereits aufgrund des durch das Verbindungselement entstehenden
Versatzes von der Pipeline entfernt und wird damit das Unterwasserfahrzeug von der
Pipeline entfernen. Nur wenn das Unterwasserfahrzeug mittels eines Ruders seine Richtung
selbsttätig und von der direkten Zugrichtung des Verbindungselements abweichend verändern
kann, kann das Unterwasserfahrzeug der Pipeline folgen. Dieses ist aber notwendig,
da die Sichtweiten unter Wasser erheblich geringer als an der Luft sind und insbesondere
bei einer Trübung des Wassers sehr kurz sein können. Daher kann es erforderlich sein,
dass eine Überwachung nur aus sehr geringer Distanz möglich ist. Auch kann es erforderlich
sein eine geringe Distanz zu wahren, um bei der Inspektion auch Details erkennen zu
können.
[0014] Hierbei kann das Ruder bevorzugt sowohl zur horizontalen als auch zur vertikalen
Steuerung verwendet werden. Es kann sich somit beispielsweise um ein Kreuz- oder um
ein X-Ruder handeln. Dieses ermöglicht nicht nur der gezielten Folge beispielsweise
einer Pipeline bei einem Knick, sondern auch der Anpassung bei einer Höhenveränderung
des Untergrunds.
[0015] Diese Kombination hat noch einen weiteren Vorteil. Während das Unterwasserfahrzeug
somit kleine Kurskorrekturen zur Steuerung durchführen kann, erfolgt die Steuerung
des Überwasserfahrzeug entlang der durch das Unterwasserfahrzeug erfassten Unterwasserstruktur.
Somit erfasst das Unterwasserfahrzeug die Unterwasserstruktur und somit Richtungsänderungen
der Unterwasserstruktur. Dann kann zunächst das Unterwasserfahrzeug kurzfristig durch
die erste Steuervorrichtung eine Kurskorrektur vornehmen, um der Unterwasserstruktur
weiter zu folgen. Gleichzeitig wird dieses an das Überwasserfahrzeug übermittelt,
welches seinen Kurs ebenfalls zum Folgen der Unterwasserstruktur anpassen kann und
so eine längerfristige Verfolgung der Unterwasserstruktur ermöglicht. Somit ergibt
sich aus der Kombination eines geschleppten Unterwasserfahrzeugs, welches zu begrenzten
Richtungsänderungen fähig ist, mit einem schleppenden Überwasserfahrzeug ein System,
welches besonders geeignet zur Inspektion von Unterwasserstrukturen geeignet ist.
Somit ist das Unterwasserfahrzeug semi-aktiv, kann sich also nur im begrenzten Umfang
dem Kurs der Unterwasserstruktur folgen, ist dafür aber in der Lage, den Kurs des
Überwasserfahrzeugs direkt oder indirekt zu beeinflussen.
[0016] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Unterwasserfahrzeug zur Steuerung
des Überwasserfahrzeugs ausgebildet. Damit kann das geschleppte Unterwasserfahrzeug
direkt sicherstellen, dass es der Unterwasserstruktur folgen kann.
[0017] In einer weiteren Ausführungsform weist das Überwasserfahrzeug ein längenvariables
Zugkabel auf und eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Länge des längenvariablen
Zugkabels. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeit des Überwasserfahrzeugs
in Abhängigkeit der Länge des längenvariablen Zugkabels gesteuert wird. Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeit bei Überschreiten einer vorgegebenen
Länge reduziert wird. Durch die Verringerung der Geschwindigkeit des Überwasserfahrzeugs
sinkt das geschleppte Unterwasserfahrzeug ab und kann mittels des längenvariablen
Zugkabels an das Überwasserfahrzeug herangezogen werden. Dadurch kann erreicht werden,
dass die Maximallänge des längenvariablen Zugkabels nicht ausgeschöpft wird und immer
eine Restlänge für die Kompensation von Kursänderungen oder Abtriebsströmung verbleibt.
Somit kann eine Verfolgung der Unterwasserstruktur auch bei unvorhergesehenen Ereignissen
ermöglicht werden.
[0018] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Verbindungselement längenveränderbar.
Macht beispielsweise die Unterwasserstruktur einen Knick, so kann das Überwasserfahrzeug,
das durch den Schleppvorgang dem Unterwasserfahrzeug vorausfährt, der Richtungsänderung
nicht unmittelbar folgen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungselement
verlängert wird und so das Unterwasserfahrzeug der Unterwasserstruktur besser folgen
kann. Ist das Überwasserfahrzeug dann wieder in Position, also insbesondere über der
Unterwasserstruktur, kann das Verbindungselement wieder verkürzt werden.
[0019] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Zugkabel am Unterwasserfahrzeug
zwei Endstücke auf, wobei die Länge der beiden Endstücke veränderbar ist. Damit kann
das Unterwasserfahrzeug, wie beispielsweise ein Lenkdrachen, durch die Veränderung
der Länge der Endstücke und damit der Stellung des Unterwasserfahrzeugs relativ zur
gezogenen Richtung verändert werden. Hierzu weist das Unterwasserfahrzeug selber eine
geeignete Form auf oder weist beispielsweise feststehende Finnen auf.
[0020] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug sowohl
feststehende Elemente, zum Beispiel Finnen, und veränderliche Elemente, beispielsweise
Ruder, auf. Die feststehenden Elemente können beispielsweise dazu diesen, eine Drehung
des Unterwasserfahrzeugs um die eigene Achse zu verhindern.
[0021] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug eine
Antriebseinrichtung auf. Die Antriebseinrichtung wird über das Verbindungselement
durch die Energieerzeugungsvorrichtung mit Energie versorgt. Die Antriebseinrichtung
dient der Kurskorrektur des Unterwasserfahrzeugs und kann somit eine bessere relative
Positionierung zur Unterwasserstruktur ermöglichen. Das Verbindungselement dient auch
zur Daten- und Energieübertragung. Die Antriebseinrichtung ermöglicht es somit, den
Kurs des Unterwasserfahrzeugs an die Unterwasserstruktur anzupassen, der hauptsächliche
Vortrieb wird über das Verbindungselement und damit letztendlich durch das Überwasserfahrzeug
erzeugt. Daher kann es sich bei der Antriebseinrichtung beispielsweise um ein Querstrahlruder
handeln.
[0022] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug wenigstens
eine Tauchzelle auf. Eine Tauchzelle dient dazu, den Auftrieb und damit die Tauchtiefe
einzustellen. Damit ist es leichter möglich, einer Unterwasserstruktur auch bei einer
Höhenveränderung des Untergrunds zu folgen und die Tiefe sicher zu halten.
[0023] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Überwasserfahrzeug eine
Fernkommunikationsvorrichtung auf. Die Fernkommunikationsvorrichtung dient dazu, beispielsweise
gefundene Verdachtsobjekte zu übermitteln und an einem anderen Ort, beispielsweise
einer Einsatzzentrale, zu identifizieren. Ebenso kann mittels der Fernkommunikationsvorrichtung
beispielsweise situationsabhängig oder dauerhaft, eine Fernbedienung erfolgen. Insbesondere
kann die Fernbedienung zum Einsatz von Effektoren erfolgen. Die Fernkommunikationsvorrichtung
kann beispielsweise auf Funk- und/oder Satellitenkommunikation basieren. Bevorzugt
weist die Fernkommunikationsvorrichtung wenigstens zwei unterschiedliche Kommunikationskanäle
auf, wobei der jeweils der Kommunikationskanal mit der höheren Bandbreite ausgewählt
wird.
[0024] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Beobachtungsvorrichtung
eine Kamera. Bevorzugt weist das Unterwasserfahrzeug zusätzlich eine Beleuchtungseinrichtung
auf, wobei die Strahlrichtung der Beleuchtungseinrichtung bevorzugt auf den Erfassungsbereich
der Kamera ausgerichtet ist.
[0025] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug eine
zweite Beobachtungsvorrichtung auf. Die zweite Beobachtungsvorrichtung ist ein Sonar.
Beispielsweise kann es sich um ein Side-Scan-Sonar oder ein Fächerecholot handeln.
[0026] Dieses ist insbesondere in Gewässern mit sehr kurzer Sichtweite, beispielsweise der
Ostsee, vorteilhaft. Dadurch kann mit dem Sonar der weitere Verlauf der Unterwasserstruktur,
beispielsweise einer Pipeline, verfolgt und das Unterwasserfahrzeug entsprechend gesteuert
werden. Die eigentliche Überwachung erfolgt dann beispielsweise mit Hilfe einer Kamera.
Natürlich können zusätzlich oder auch ausschließlich die Sonardaten zur Erkennung
von potentiellen Anomalien verwendet werden, beispielsweise, um an der Unterwasserstruktur
unberechtigt arbeitende Taucher zu erkennen.
[0027] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Überwasserfahrzeug ein
Sonar auf. Das Sonar des Überwasserfahrzeugs kann ebenfalls zur Routenplanung sowie
zur Erkennung von Hindernissen (Untiefen, weiteren Schiffen, Schleppnetzen) genutzt
werden.
[0028] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Überwasserfahrzeug eine
Aufnahme/Abgabevorrichtung, beispielsweise eine Winde, für das Verbindungselement
auf. Hierdurch kann insbesondere auch eine einfache Tiefenanpassung (bei veränderlicher
Tiefe des Gewässers erfolgen, indem mehr Verbindungselement abgegeben wird (in größere
Tiefen) oder Verbindungselement wieder aufgenommen wird (in geringere Tiefen). Insbesondere
kann die Aufnahme/Abgabevorrichtung, beispielsweise eine Winde, auch dazu ausgebildet
sein, das Unterwasserfahrzeug aus dem Wasser und auf das Überwasserfahrzeug zu heben.
[0029] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Überwasserfahrzeug einen
Fahrstand zur manuellen Steuerung auf. Hiermit kann entweder in Notfall, in Spezialfällen
(zum Beispiel Einfahrt in den Hafen) oder aus rechtlichen Gründen eine manuelle Steuerung
ermöglicht werden. Dieses ermöglich eine manuelle Steuerung in schwieriger Umgebung,
zum Beispiel einem Hafen, mit beispielsweise vielen weiteren Verkehrsteilnehmern,
wo eine Automatisierung (derzeit) noch fehleranfällig ist. Gleichzeitig ist ein ferngesteuerter
oder autonomer Betrieb dann im Bereich der Unterwasserstruktur möglich.
[0030] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug einen
Positionsgeber auf. Der Positionsgeber dient dazu, dass das Überwasserfahrzeug die
Position des Unterwasserfahrzeugs, beispielsweise mittels Sonar, bestimmen kann.
[0031] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug einen
Kreiselkompass auf. Mit dem Kreiselkompass kann das Unterwasserfahrzeug bei Unterwasserfahrt
seine Position ermitteln und diese an das Überwasserfahrzeug übertragen.
[0032] In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer
Unterwasserstruktur mittels eines unbemannten Systems aus einem Überwasserfahrzeug
und einem Unterwasserfahrzeug. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung unterscheidet
sich von herkömmlichen Verfahren zur Inspektion. Eine Inspektion ist üblicherweise
sehr gründlich und wenig zeitkritisch. Daher ist es nicht nötig, große Strukturen
in kurzer Zeit zu erfassen. Bei der Überwachung kommt es vielmehr darauf an, große
Strukturen schnell zu erfassen und dabei üblicherweise nicht die Struktur selber zu
untersuchen (beispielsweise auf Rissbildung, wie bei einer Inspektion), sondern vielmehr
auf unberechtigt hinzugefügte Objekte (Abhörvorrichtungen, Sprengladungen, illegale
Entnahmevorrichtungen und dergleichen). Ansatzpunkt der Überwachung ist somit ein
ganz anderer als der bei der Inspektion. Das bedeutet aber auch, dass eine Überwachung
in einem sehr kurzen Zeitraum erfolgen muss, damit das Zeitfenster zwischen zwei Beobachtungen
des gleichen Ortes einer Unterwasserstruktur nicht so lang wird, dass eine wirksame
Überwachung nicht mehr möglich ist. Ebenso unterscheidet sich die Überwachung damit
auch grundlegend von der Erkundung. Bei der Erkundung eines Gebietes, beispielsweise
auf Rohstoffe im Meeresboden, ist eine exakte Auflösung nicht notwendig. Selbst bei
der Suche nach Schiffs- oder Flugzeugwracks ist zunächst bei der Erkundung eben nur
eine sehr begrenzte Auflösung nötig, zudem ist vorbekannt, was bei der Erkundung gesucht
wird, was ebenfalls ein Unterschied zur Überwachung ist. Das Überwasserfahrzeug versorgt
das Unterwasserfahrzeug über ein Verbindungselement mit Energie. Somit kann die Energieerzeugung
an Bord des Überwasserschiffs und damit in Kontakt zur Luft, also insbesondere mittels
eines Verbrennungsprozesses erfolgen. Die Unterwasserstruktur wird durch das Unterwasserfahrzeug
erfasst. Insbesondere wird auch die unmittelbare Umgebung erfasst, um beispielsweise
in unmittelbarer Nähe angeordnete Sprengladungen zu erkennen. Aus den erfassten Daten
des Unterwasserfahrzeugs wird die Route für das Überwasserfahrzeug entlang der Unterwasserstruktur
ermittelt.
[0033] Auch kann vorgesehen sein, dass das Unterwasserfahrzeug automatisch charakteristische
Markierungen oder Eigenschaften der Unterwasserstruktur erkennt und die Position der
Markierung einer geographischen Position zuordnet. Mit Hilfe dieser automatischen
Erkennung kann entweder das System die eigene Position kalibrieren oder die erkannte
Markierung mit der eigenen Position und einer Sollposition vergleichen und so Abweichungen
oder Veränderungen in der Position der Unterwasserstruktur feststellen.
[0034] Erfindungsgemäß wird das Unterwasserfahrzeug vom Überwasserfahrzeug mittels des Verbindungselements
geschleppt. Somit übernimmt das Überwasserfahrzeug die Hauptantriebsleistung. Das
Unterwasserfahrzeug nimmt mittels der wenigstens einen ersten Steuervorrichtung seitliche
Bewegungen. Weiter verändert das Unterwasserfahrzeug die Tauchtiefe mit Hilfe eines
Ruders und/oder einer Schubdüse, Alternativ oder zusätzlich kann auch die wenigstens
eine Tauchzelle zur Veränderung der Tauchtiefe verwendet werden. Somit kann das geschleppte
Unterwasserfahrzeug der Unterwasserstruktur folgen, wodurch eine größere Bewegungsfreiheit
für das Überwasserfahrzeug ermöglicht wird, was wiederum eine insgesamt höhere Geschwindigkeit
ermöglicht.
[0035] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Länge des Verbindungselements
verlängert, wenn die Unterwasserstruktur nicht entlang der Fahrtrichtung des Überwasserfahrzeugs
verläuft. Dieses ist insbesondere der Fall, wenn beispielsweise eine Biegung in der
Unterwasserstruktur detektiert wird. Hierdurch wird es für das Unterwasserfahrzeug
leichter, der neuen Richtung der Unterwasserstruktur zu folgen.
[0036] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung steuert das Unterwasserfahrzeug das
Überwasserfahrzeug. Damit kann das Unterwasserfahrzeug, welches die Laufrichtung der
Unterwasserstruktur detektiert, das Überwasserfahrzeug an eine Richtungsänderung anpassen.
Da das Unterwasserfahrzeug geschleppt wird, ist dieses von der Fahrtrichtung des Überwasserfahrzeugs
abhängig.
[0037] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Unterwasserfahrzeug zunächst
an Bord es Überwasserfahrzeugs zum Startpunkt verbracht und am Startpunkt vom Überwasserfahrzeug
abgesetzt. Gerade über das Verbindungselement ist gerade das Wiederaufnehmen erleichtert.
Gleichzeit kann dadurch eine sehr schnelle und einfache Anfahrt erfolgen. Hierdurch
wird auch möglich, mehrere in einem Seegebiet benachbarte Unterwasserstrukturen zu
überwachen und zwischen diesen in einfacher und schneller Weise zu wechseln.
[0038] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung fährt das Überwasserfahrzeug zunächst
ohne ausgesetztes Unterwasserfahrzeug ab und erfasst dabei den Verlauf der Unterwasserstruktur.
Dieses erste Abfahren kann auch beispielsweise mit menschlicher Unterstützung erfolgen
und zum Antrainieren eines automatischen Kurses für die eigentliche Kontrolle dienen.
Gleichzeitig werden vorzugsweise der Tiefenverlauf der Unterwasserstruktur und insbesondere
auch benachbarte Untiefen oder andere Objekte erfasst, in denen sich das Verbindungselement
verfangen könnte und diese ebenfalls in die Routenplanung und -optimierung eingebunden.
[0039] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sendet das Überwasserfahrzeug eine
Nachricht, sofern eine Anomalie erkannt wird.
[0040] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Inspektion optisch mittels
einer Kamera als erste Beobachtungsvorrichtung. Das Unterwasserfahrzeug erfasst zusätzlich
mittels eines Sonars als zweite Beobachtungsvorrichtung den weiteren Verlauf der Unterwasserstruktur.
Hierdurch kann zum einen eine bessere Verfolgung der Unterwasserstruktur erfolgen,
zum anderen können dadurch bereits mögliche Verdachtsbereiche identifiziert werden,
die optisch genauer untersucht werden können.
[0041] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Unterwasserstruktur eine
Pipeline oder ein Unterwasserkabel ausgewählt. Gerade für diese lange und gleichzeitig
kritische Infrastruktur hat sich die Notwendigkeit der Überwachung zum Schutz im Jahr
2022 deutlich gezeigt. Gleichzeitig kann diese Infrastruktur aufgrund der extremen
räumlichen Ausdehnung mit konventionellen Inspektionsverfahren und -geräten nicht
effizient überwacht werden.
[0042] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Verlauf der Unterwasserstruktur
bekannt. Hierdurch folgt das Überwasserfahrzeug dem bekannten Verlauf, sodass das
Unterwasserfahrzeug nur noch Abweichungen vom bekannten Verlauf beziehungswiese Sichtbehinderungen
durch eine relative Positionierung korrigieren muss.
[0043] Nachfolgend ist das erfindungsgemäße System anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Schematische Darstellung des Systems
[0044] In Fig. 1 ist ein beispielhaftes erfindungsgemäßes System schematisch (nicht maßstabsgerecht)
dargestellt. Als beispielhafte Unterwasserstruktur 10 ist hier eine Pipeline gezeigt.
Üblicherweise wird diese auf dem Meeresbodenaufliegen oder teilweise darin einsinken.
Zur Verdeutlichung ist die Pipeline hier auf (nicht üblichen) Ständern gezeigt. Das
System zur Überwachung von Unterwasserstrukturen 10 besteht aus einem Unterwasserfahrzeug
30, welches über ein Verbindungselement 60 von einem Überwasserfahrzeug 20 geschleppt
wird. Das Überwasserfahrzeug 20 weist zum einen eine Energieerzeugungsvorrichtung
40, beispielsweise einen Dieselgenerator auf. Über das Verbindungselement 60 wird
auch das Unterwasserfahrzeug 30 von der Energieerzeugungsvorrichtung 40 mit Energie
versorgt. Weiter weist das Überwasserfahrzeug 20 eine Fernkommunikationsvorrichtung
90. Über diese kann eine Kommunikation, beispielsweise über Satellit oder Funk zu
einer Einsatzzentrale erzeugt oder aufrechterhalten werden. Das System kann somit
autonom oder ferngesteuert betrieben werden. Das Unterwasserfahrzeug 30 weist eine
erste Beobachtungsvorrichtung 50, eine Kamera, zur optischen Überwachung der Unterwasserstruktur
10 auf. Weiter weist das Unterwasserfahrzeug 30 eine zweite Beobachtungsvorrichtung
100, ein Side-Scan-Sonar, auf. Um die Position des Unterwasserfahrzeugs 30 relativ
zur Unterwasserstruktur 10 einfach einstellen und halten zu können, weist das Unterwasserfahrzeug
30 eine Steuervorrichtung 70, hier ein Kreuzruder, und eine Antriebseinrichtung 80
auf.
Bezugszeichen
[0045]
- 10
- Unterwasserstruktur
- 20
- Überwasserfahrzeug
- 30
- Unterwasserfahrzeug
- 40
- Energieerzeugungsvorrichtung
- 50
- erste Beobachtungsvorrichtung
- 60
- Verbindungselement
- 70
- Steuervorrichtung
- 80
- Antriebseinrichtung
- 90
- Fernkommunikationsvorrichtung
- 100
- zweite Beobachtungsvorrichtung
1. System zur Überwachung von Unterwasserstrukturen (10) bestehend aus einem Überwasserfahrzeug
(20) und einem Unterwasserfahrzeug (30), wobei das System ein unbemanntes System ist,
wobei das Überwasserfahrzeug (20) eine Energieerzeugungsvorrichtung (40) aufweist,
wobei das Unterwasserfahrzeug (30) wenigstens eine erste Beobachtungsvorrichtung (50)
aufweist, wobei das Überwasserfahrzeug (20) und das Unterwasserfahrzeug (30) durch
ein Verbindungselement (60) miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement
(60) eine Energieversorgungsleitung zur Versorgung des Unterwasserfahrzeugs (30) durch
das Überwasserfahrzeug (20) aufweist, wobei das Verbindungselement (60) eine Datenleitung
zur Datenübertragung vom Unterwasserfahrzeug (30) zum Überwasserfahrzeug (20) aufweist,
wobei das Unterwasserfahrzeug (30) wenigstens eine erste Steuervorrichtung (70) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (60) ein Zugkabel ist und dass die erste Steuervorrichtung
(70) ein Ruder ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (30) eine Antriebseinrichtung (80) aufweist, wobei die Antriebseinrichtung
(80) über das Verbindungselement (60) durch die Energieerzeugungsvorrichtung (40)
mit Energie versorgt wird.
3. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwasserfahrzeug (20) eine Fernkommunikationsvorrichtung (90) aufweist.
4. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beobachtungsvorrichtung (50) eine Kamera ist.
5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (30) eine zweite Beobachtungsvorrichtung (100) aufweist,
wobei die zweite Beobachtungsvorrichtung (100) ein Sonar ist.
6. Verfahren zur Überwachung einer Unterwasserstruktur (10) mittels einem unbemannten
System aus einem Überwasserfahrzeug (20) und einem Unterwasserfahrzeug (30), wobei
das Überwasserfahrzeug (20) das Unterwasserfahrzeug (30) über ein Verbindungselement
(60) mit Energie versorgt, wobei die Unterwasserstruktur (10) durch das Unterwasserfahrzeug
(30) erfasst wird, wobei aus den erfassten Daten des Unterwasserfahrzeugs (30) die
Route entlang der Unterwasserstruktur (10) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (30) vom Überwasserfahrzeug (20) mittels des Verbindungselements
(60) geschleppt wird, wobei das Unterwasserfahrzeug (30) mittels der wenigstens einen
ersten Steuervorrichtung (70) seitliche Bewegungen vorzunehmen und die Tauchtiefe
mit Hilfe eines Ruders und/oder einer Schubdüse zu verändern.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug (30) zunächst an Bord es Überwasserfahrzeugs (20) zum Startpunkt
verbracht wird und am Startpunkt vom Überwasserfahrzeug (20) abgesetzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektion optisch mittels einer Kamera als erste Beobachtungsvorrichtung (50)
erfolgt, wobei das Unterwasserfahrzeug (30) zusätzlich mittels eines Sonars als zweite
Beobachtungsvorrichtung (100) den weiteren Verlauf der Unterwasserstruktur (10) erfasst.